Aus was bestehen Fettsäuren?
hydrophile Carbonylgruppe
hydrophobe Kohlenstoffkette
Was gibt die Ordnungszahl an?
Anzahl der Protonen eines Elements
Was unterscheidet gesättigte und ungesättigte Fettsäuren?
ungesättigte Fettsäuren :)
haben 1 Doppelbindung
sind chemisch reaktiver
niedrigerer Schmelzpunkt —> flüssiger
nenne 2 Beispiele für ungesättigte Fettsäuren?
Ölsäure ~ cis9Octadecensäure
—> C18H34O2
Palmitoleinsäure ~ cis9Hexadecensäure
—> C16H30O2
Sind Kohlenstoff oder Fette effizientere Energieträger?
Pro C-Atom haben fette und Öle ungefähr doppelt so viel verbrennungsenergie als Kohlenhydrate
—> Heizöl
wie heißt das Bindemittel für Fettsäuren?
Glycerin / Glycerol
Ist das wahr?
“ Triglyceride entstehen durch Veresterung von Glycerin mit 3 Fettsäuren”
Yes
Gegen was wird bei Membranlipiden eine Fettsäure der Triglyceride aus getauscht?
gegen eine Phosphat Verbindung
(Phosphatidylethanolamin, Phosphatidylserin, Phosphatidylcholin)
Stimmt das?
Membranlipide bestehen aus einem hydrophilen Kopf und einem hydrophoben Schwanz
yes
Wie sehen Aminogruppen aus?
NH2
Wie sind Phospholipide aufgebaut?
von oben nach unten:
Cholin: positiv geladen, wasserlöslich
Phosphat: negativ geladen, wasserlöslich
Glycerin
Kohelwasserstoffkette: wasserabweisend
Was formen lipide im Wasser?
Membrandoppelschicht —> Bilayer
Wasser lagert sich oberhalb und unterhalb der Doppelschicht an, da dort die hydrophilen Köpfe sind
Hydrophobe Kräfte im Inneren
Was passiert mit den hydrophoben Fettsäuren an den Rändern der planaren Membrandoppelschicht?
formen sich zu Vesikel
energetisch vorteilhaft
daraus können zellen und organllen entstehen
Proteine und andere Moleküle können sich innerhalb der Doppelschicht nicht bewegen
Falsch
sie können sich bewegen, da die biologischen Membranen eine “zweidimensionale” zähe Flüssigkeit darstellen
Lipide wechseln selten zwischen Ober- und Unterseite der Doppelschicht
Wie kann die Fluidität biologischer Membranen erhöht werden?
durch ungesättigte Fettsäuregruppen (sind flüssiger durch Doppelbindung)
Sterine (Cholesterol),
die in die Lipiddoppelmembran eingebaut werden
Zu welcher Gruppe gehören Sterine?
Isoprenoide
keine fette!!
z.B. Cholesterin (v.a. tierische Zellen)
Stigmasterin (v.a. pflanzliche Zellen)
Ergosterin (v.a. Pilz-Zellen)
Welche teilchen können die Membran leicht passieren?
kleine, unpolare Moleküle
—>O2, CO2, N2
kleine, ungeladene polare Moleküle
—> H20, Glycerol
Was kann die Membran nicht ungehindert passieren?
große, ungeladene polare Moleküle (schwer)
—> Glucose, sucrose
Ionen (gar nicht)
Aus was sind Proteine aufgebaut?
Polymere (Abfolge) von Aminosäuren
mindestens eine Aminogruppen und eine Carboxylgruppe
Protonenzahl/Ordnungszahl
Zahl der Protonen im Kern
bestimmt hauptsächlich Eigenschaften des Atoms
Avogadro-Konstante
Gleiche Volumina verschiedener idealer Gase bei gleicher Temperatur und gleichem Druck enthalten die gleiche Anzahl an Teilchen!
—> Avogadro- Konstante gibt an wie viele Teilchen in einem Mol enthalten sind
—> 1Mol = 6,022•10^23 Teilchen
Rechnen mit Mol
m=Masse (g)
M=Molare Maße (g/mol)
n=Stoffmenge (mol)
—>n=m/M
Isotope
gleiche Atome mit unterschiedlichen Massenzahlen, also verschiedene Neutronenanzahl
z.B. Hydrogenium: H (1Proton, 1Neutron)
Deuterium: H (1Proton, 2Neutronen)
Tritium: (1Proton, 3Neutronen)
Kohäsion
Wasserstoffbrücken halten Wassermoleküle zusammen —> Kohäsion
—> Grund für Abperlen von Wassertropfen auf hydrophoben Oberflächen
—> Prinzip des Wasserläufers
Wie sehen Carboxyl Gruppen aus?
COOH
Carbonsäuren (Namensendung -säure)
Wie viele Standardaminosäuren gibt es?
20
(21. und 22. Aminosäure nicht weit verbreitet)
Warum sind Aminosäuren “Zwitterionen”?
sie können in Abhängigkeit vom pH sowohl positiv als auch negativ geladen sein
Wie werden Aminosäuren eingeteilt?
nach den Eigenschaften der “R”-Gruppe (Restgruppe)
hinsichtlich der Löslichkeit
nicht polare R-gruppen —> 8 AS (geringe Wasserlöslichkeit/ hydrophob)
polare, ungeladene R-gruppen —> 7 AS (wasserlöslichkeit / hydrophil)
polare, positive R-gruppen (basisch) —> 3 AS (hydrophil, mit Aminogruppe, NH2 Endung)
z.B. Lysin, Arginin, Hystidin
polare, negative R-Gruppen (sauer) —> 2 AS (hydrophil, mit Carbonylgruppe, OH Endung)
z.B. Glutaminsäure, Asparaginsäure
welche AS bilden H-brücken?
hydrophyile AS
Was machen Peptidbindungen?
durch Peptidbindungen werden aus AS Proteine und Peptide synthetisiert
Formel für die Stoffmengenkonzentration
c = n/V
c= mol/L
Starke chemische Bindungen
100-500 kJ/mol
-Kovalente Bindung
-Ionenbindung
-Metallbindung
Schwache chemische Bindungsarten
weniger als 100kJ/mol
-koordinative Bindungen, z.B. Komplexbindung, Nebenvalenzbindung
-Wasserstoffbrückenbindung
-zwischenmolekulare Wechselwirkung z.B. Van-der-Waals-Kräfte
Van-der-Waals-Kräfte
Schwache Wechselwirkungen zwischen 2 unpolaren Molekülen auf kurzer Distanz
—> Gecko an Glaswand
Ionische Bindung
Elektronenübertragung zwischen Metall-Atom und Nichtmetall-Atom
Starke Bindung
—> Bindung von Salzen
Extreme polare Form der Kovalenten Bindung
was passiert bei der Bildung von Peptidbindungen?
Proteine, Peptide werden durch Peptidbindungen aus Aminosäuren synthetisiert
Abspaltung von wasser
(—>Kondensationsreaktion)
Bindung zwischen Carboxyl- (-COOH) und Aminogruppe (-NH2)
Nenne Eigenschaften von Peptidbindungen
Elektronen können zwischen O-Atom und N-Atom hin und her springen —> Mesomerie (mesomere Grenzformen)
planar —> eine Ebene —> Starr —> unbeweglich
Was versteht man unter Primärstruktur eines Proteins?
Die reihenfolge der AS (Aminosäurensequenz)
Was ist die Sekundärstruktur?
die räumliche Struktur eines lokalen Bereichs (a-Helix, ß-Faltblatt)
Hydrathülle
Schwerlösliche Salze zerfallen in Wasser zu Anionen, Kationen, die eine Hydrathülle bekommen (Hülle aus Wassermolekülen)
Was ist die Tertiärstruktur?
räumliche Struktur einer Untereinheit
Calciumcarbonat
Ca 2+
(1/3 der meeresgebundenen Calciumcarbonatproduktion von Kalkalgen)
Wie wird die a-Helix stabilisiert?
durch H-brücken zwischen einer Aminogruppe und der Carbonylgruppe vier Bindungen weiter
Wie wird das ß Faltblatt geformt?
durch zwei Peptidketten, die parallel zueinander angordent sind
zwischen der Aminogruppe der einen und der Carbonylgruppe der anderen Kette bilden sich H-Brücken aus
aus was ist das Green Flourescent Protein (GFP) aufgebaut? —>Quallen
aus 11 ß Faltblättern und einer a-Helix
Welches Licht absorbiert Flourophor?
Blaulicht
Welches Licht emmitiert Flourophor?
Grünlicht
Was ist und macht Insulin?
Peptidhormon, das den Blutzuckerspiegel regelt
Was ist eine Disulfit /Cystein Brücke
verbindung zweier S - Atome
zwischen A und B Kette von Insulin
Zwischen Cystein gruppen können kovalente Bindungen entstehen, die wichtig sind für die Stabilität der proteinstruktur
Was ist die Quartärstruktur von Insulin?
-Meistens Hexamer (3 Dimere), das durch Zink Ionen (zentral) stabilisert wird
-Aber aktive Form des Insulin als Monomer
Stimmt das:
Diabetes ensteht durch einen Überschuss an Insulin
Diabetes entsteht durch Mangel an Insulin
Wie kommt es von der DNA zu einem Protein?
DNA —> mRNA : Transkription
mRNA —> Protein : Translation
DNA:Doppelstrang
mRNA:Einzelstrang
Was sind Purine?
Basen aus 5 und 6 Ringen
Adenin, Guanin
Was sind Pyrimidine?
Basen als 6 Ringe: Cytosin, Uracil, Thymin
Aus was bestehen Desoxyribose-Nukleotiden?
3 Phospatgruppen —> Nukleotid
Pentose (Ribose o. Desoxyribose)
Base
Wie unterscheiden sich Ribose und Desoxyribose?
Desoxyribose: H- Rest am 2.C
—>DNA stabiler als RNA
Ribose: OH-Rest am 2.C
Ribose: OH am 2.C oben
Desoxyribose: OH am 2. C unten
an welche Position von Ribose/Desoxyribose binden die Nukleobasen?
1.Position (rechts am Pentose-Ring)
Welche Nukleobase kommt nur in der RNA vor?
Uracil
Welche Nukleobase kommt nur in der DNA vor?
Thymin
Wie entstehen die DNA-Stränge?
DNA entsteht durch Polymerisierung von Desoxyribose-Nukleotiden
Abspaltung 2er Phosphatgruppen (Pyrophosphat)
—> ATP (zur Synthese benötigte Energie) wird unter Hydrolyse frei
Synthese läuft immer vom 5. zum 3. C
—>bei Verlängern des DNA-Strangs muss immer an 3. C geknüpft werden
(—>Transkription von 3 zu 5)
Was wird aus Thymin in der DNA?
Uracil in der RNA
Durch was sind die beiden DNA Stränge verbunden?
Wasserstoffbrücken
Nenne komplementäre Basenpaare und die Anzahl der H-Brücken zwischen ihnen
A-T —> 2
G-C —> 3
—> G-C Verbindungen sind stabiler
—> mehr Energie benötigt bei Trennung
Was macht die DNA Polymerase?
verknüpft die Desoxy-Nukleosidtriphosphate, die komplementär zum gegenüberliegendem Strang sind —>fertige DNA
—> Abspaltung 2 er Phosphatgruppen
Manche mit “Proof-Reading”-Funktion
Wie läuft die Translation ab?
tRNA geht über mRNA
3 Basen bilden 1 Aminosäure —> Protein
Startcodon: AUG (mRNA)
Stoppcodon: UAG/UAA/UGA (mRNA)
Diffusion
Ausgleich des Konzentrationsgefälles durch Teilchenbewegung (Brown’sche Molekularbewegung) umgerichtet, zufällig und passiv
Abhängig von Temperatur und Größe des Moleküls
Konvektion
Strömungsbewegungen für Langstreckentransport
—> Blutkreislauf
Osmose
Passive Diffusion von Wasser
Wasser diffundiert von Ort hoher Konzentration zu Ort niedriger Komzentration (Konzentrationsausgleich)
—> Osmotischer Druck
Isotone Lösung
Lösung mit gleichem osmotischen Wert (Teilchenkonzentration) wie die Zelle
—> kein Einfluss
Hypertone Lösung
Lösung mit höherem osmotischen Wert als die Zelle
—> Wasser strömt aus —>Zelle schrumpft
Plasmolyse
Hypotone Lösung
Lösung mit niedrigerem osmotischen Wert als die Zelle
—>Wasser strömt ein —> Zelle platzt
Deplasmolyse
Osmotisch getriebenes Pflanzenwachstum
Pflanzenzellen nehmen Ionen auf und synthetisieren osmotisch aktive Moleküle
Es entsteht osmotischer Druck, der Zellwand dehnt
Wie läuft die Synthese des Leitstranges ab?
Topoisomerase entwindet das DNA-Molekül
Heilkase trennt die beiden antipolaren Stränge der Doppelhelix
proteingruppwn stabilisieren die Einzelstränge
DNA-Polymeras synthetisiert von 5´ —> 3´ Richtung
Was passiert bei der Polymerase - Kettenreaktion (PCR)
Bei der PCR werden beide DNA Stränge mit einer hohen temperatur voneinander getrennt
ein Primer bindet spezifisch an einer Position auf der DNA
Eine DNA - Polymerase synthetisiert den komplementären DNA-strang
In welche Richtung fährt die DNA Polymerase?
entlang des Mutterstrangs in 3´—> 5´Richtung
In welcher Richtung liegt die synthierte RNA vor?
5´—> 3´Richtung
Wie sind Translation und transkription bei den Prokaryoten?
gekoppelt
im Cytoplasma
direkte Übersetzung in ein Protein
Säurekonstante Ks
Gleichgewichtskonstante, da schwache Säuren in Lösung nicht vollständig dissoziieren
Ks = (c(H3O+)•c(A-))/(c(HA))
wie sind Translation und Transkription bei den Eukaryoten?
getrennt
Transkription im Zellkern
dann export der mRNA in Cytoplasma für die Translation
Wie ist die tRNA (Transport-RNA) aufgebaut?
5´Ende —> D loop —> Anticodon —> Anticodon loop —> T loop —> 3´
pH in Organellen
In Petunien wird Blumenfarbe durch den pH in der Vakuole bestimmt
pH-Werte in verschiedenen Organellen einer Pflanzenzelle
Apoplast: 4- 6,3
Vakuole: 5,5- 6
Golgiapparat: 6- 6,8
Zellkern: 7,2
Plastiden: 7,2
Endoplasmatisches Retikulum: 7,1 - 7,7
Cytoplasma: 7,3 - 8
Miochondrium: 8,1
Peroxisome: 8,4
Was sind die beiden optischen Isomere der Glukose?
D-Glukose (1. OH rechts und dann links)
L-Glukose (1. OH links und dann rechts)
—>
Nenne 2 Monosaccharide
Glucose
Fructose
Wie sind Polysaccharide aufgebaut
Verknüpfung vieler Monosaccharide
Stärke
Glycogen
Was passiert bei zu geringem Glukose Wert im Blut?
es wird nicht genug Energie ans Blut gegeben
—> fehlende ATP-Synthese, Schwäche
Was sind Hydroxygruppen?
-OH
Alkohole
(Namensendung -ol) z.B. Ethanol
Welches ist das stärkste oxidierte C-Atom in der Fischer Projektion?
das 1.
Was sind Aldehyd Gruppen?
-CHO
Aldehyde
(-al) z.B. Acetaldehyde
Ketogruppen??
-CO
Ketone
(-on) z.B. Aceton
C5 und C6 Zucker liegen überwiegend in der offenkettigen Form vot
C5 und C6 Zucker liegen überwiegend als Ring vor
wann spricht man von a-D-Glukopyranose?
wenn die OH gruppe unten ist am 1. C Atom
—> Ausgangssubstanz für Stärke und Glykogen
Wann spricht man von ß-D-Glukopyranose?
wenn OH Gruppe oben ist am 1. C Atom
—> Ausgangssubstanz für Cellulose
Welchen Ring formt Fruktose?
Fünfring (Furan-Ring)
2. C Atom bindet mit OH Gruppe vom 5-C Atom
Wann spricht man von a-D-Fruktofuranose?
wenn die OH Gruppe am 2. C Atom unten ist
Wann spricht man von ß-D-Fruktofuranose?
wenn die OH Gruppe am 2. C Atom oben ist
Was ensteht aus Glucose + Fructose?
Saccharose (Sucrose), Kristallzucker
Was entsteht aus Galaktose und Glukose?
Laktose, Milchzucker
Was wird frei wenn 2 Monosaccharide sich verbinden?
Wasser wird frei
—> Disaccharid 1,4 Bindung
Wie speichern Zellen Energie?
In Form von Glukose Polymeren
—> Stärke
Amylopektin, Amylose bei Pflanzen
Glykogen bei Tierischen Zellen
Wie entsteht Cellulose?
Cellulose entsteht durch ß 1,4 Bindungen zwischen beta-D-Glukopyranose Molekülen
intramolekulare Wasserstoffbrücken (OH)
—>cellulose also schwer in lösung zu bringen
Was machen die intramolekularen wasserstoffbrücken bei Cellulose?
erschweren das Lösen
Was passiert bei der Protolyse?
eine Reaktion bei der ein Proton von einer Säure auf eine Base übertragen wird
Wie ist die Base an der Ribose verknüpft?
mit einer N-Glyckosidischen Bindung
Reduzierung von Kohlenstoff
Reduzierung von CO2 zu C2H4
Maximal reduzierter Zustand: höchste freie Energie
—>Partialladung am C-Atom so negativ wie möglich
—> C2H4
Maximal oxidierter Zustand: niedrigste freie Energie
—>Partialladung am C so positiv wie möglich
—>CO2
D-Glukose vs. L-Glukose
Optische Isomere
D-Glukose—> 3/4 OH-Bindungen auf rechter Seite
L-Glukose—> 1/4 OH-Bindungen auf linker Seite
In Natur normal nur D-Glukose
Moleküle mit derselben Formel, aber gespiegelt
z.B. D-Glukose, L-Glukose
Strukturelle Isomere
Moleküle mit derselben Form, aber unterschiedlicher räumlicher Anordnung
Carboxylgruppe?
-COOH
Carboxylsäuren
Endung mit -säure z.B. Essigsäure
Polysaccharide
Zucker, Kohlenhydrate
Was passiert wenn ein Disaccharid (2 durch ein O verbundene Glukoseringe) sich zu 2 Monosacchariden (Glukosering) löst?
Hydrolyse
ein Wassermolekül wird gebunden
Glykogen
In tierischen Zellen wird a-D-Glukopyranose um das Protein Glykogenin herum synthetisiert
—>Glykogen (Energiespeicher)
Wo entsteht Stärke?
Stärkekörner werden in Plastiden gebildet
Woraus besteht Chitin?
aus N-Acetylglucosamine-Einheiten
(ähnlich Cellulose Aufbau)
Beispiele für gesättigte Fettsäuren
Stearinsäure ~ Octadecansäure
—> C18H36O2
Palmitinsäure ~ Hexadecansäure
—>C16H32O2
Umkehrung der Veresterung (durch Säure stimuliert)
Versteifung durch starke Basen
Triglyceride
Fette
Entstehen zusammen mit Wasser aus der Veresterung dreier Fettsäuren mit Glycerin
Unterschied in Membranaufbau der verschiedenen Zellorganellen
Alle Membranen aus Lipiden aufgebaut
Aber unterschiedliche Zusammensetung
—> Chloroplasten v.a. Glycolipide
Irreversible Denaturierung von Proteinen
z.B. unter Hitze
Proteinbindungen (SH-Bindungen) werden aufgelöst (denaturiert) und es kommt zum Crosslinking, Knüpfen von Disulfidbrücken (SS- statt SH-Bindungen)
—>Protein kann seine biologische Form nicht mehr erfüllen
Funktionen verschiedener Proteine
-Membrantransport
-Kontrolle von Wachstum, Entwicklung —> Insulin, Hormone (&Bildung)
-Transport —> Hämoglobin
-Speicher —> Ferritin
-Strukturproteine —> Keratin, Kollagen
-Sensoren —> Geruchssensoren
-Schutz —> Immunsystem
-Muskelkontraktion —> Actin, Myosin
-enzymatische Katalyse —> Amylase
-NH2
Amine
Endung mit -amin u.B. Methylamin
Essentielle Aminosäuren
Kann der Mensch nicht selber synthetisieren, muss durch Nahrung aufgenommen werden
—> Valin, Methionin, Leucin, Isoleucin, Phenylalanin, Tryptophan, Threonin, Lysin
Was sind Peptide?
Kleine Proteine
Peptid: weniger als 100 Aminosäuren
Protein: mehr als 100 Aminosäuren
Wofür ist Green Fluorescent Protein biologisch relevant?
Neuronale Vorgänge sichtbar machen
Phloemtransport sichtbar machen
Wie funktioniert die DNA-Extraktion?
Extraktion von DNA aus Zellen:
-Zerstörung der Plasmamembran der Zellen
—> Lyse durch z.B. Waschmittel
-Proteinstrukturen werden durch Protease und RNA durch RNAase aufgelöst
-durch Ethanol Zugabe extrahiert man die DNA vom Rest
—> DNA-Stränge
Was sind Ribozyme?
RNA-basierte Moleküle mit enzymatischer Aktivität
manche können RNA-Moleküle spalten
Warum wurde RNA abgelöst?
DNA ist stabiler als RNA
Proteine sind vielfältigere, effizientere Enzyme als RNAs
Bausteine der DNA und RNA
Nukleotide
ATP als Energiequelle der Zelle
Bei den meisten zellulären Prozessen wird ATP zu ADP und Pi (PO4) hydrolisiert (unter Abspaltung von Wasser)
—> -30,5 kJ/mol
Wo befindet sich die DNA bei Bakterienzellen?
DNA in Form eines freien zirkulären Chromosoms und in kleineren zirkulären Plasmiden
Wo ist die DNA in der eikaryptischen Zelle
DNA in mehreren Chromosomen im Zellkern
Nicht kodierende DNA-Sequenzen
Großteil des menschlichen Genoms besteht aus ihnen
DNA-Abschnitte die nicht für ein Protein kodieren
z.B. SINEs, LINEs
Transkription und Translation
Was beschreibt die Quartärstruktur?
räumliche Struktur des gesamten Proteinkomplexes mit allen Untereinheiten
Schwache und starke Säuren und Basen
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